天王星是世界上最冷的行星吗（天王星神奇的四季）

这颗蓝色的星球，头上戴着白帽子，腰上系着白丝绸。

这张照片由哈勃天文望远镜于2018年11月拍摄。通过这张照片可以看出天王星的北极覆盖着大面积的暴风云。与地球相比，天王星上的季节也很奇怪。照片来自美国宇航局/欧洲航天局/A·西蒙等。

天王星上的奇怪季节

天王星上的季节很奇怪，至少站在地球的角度来看，确是如此。在我们探索系外行星及其遥远的恒星系时—或者思考行星的卫星，又或其他小行星—谁知道我们会发现什么样的范围差异呢？但是我们都知道，与地球以及太阳系内的其他行星相比，天王星确实有着很不同寻常的季节。这是因为天王星的自转轴相对于其公转轨道极其倾斜。相较于其他行星—它们围绕局域恒星运行时，优雅得近乎直立旋转—天王星却几乎是滚动着围绕太阳运行，像一颗滚动的球。

地轴与地球公转轨道面垂线的交角为23.5度，而天王星自转轴与其公转轨道面垂线交角是98度！因此天王星几乎侧向倾斜于太阳系平面。太阳系平面是一个平面空间，系内所有行星和卫星都在其中运行。

其次，关于天王星的轨道，距离太阳18亿英里（280亿万公里）。正是如此，天王星围绕太阳运行一周需要很长时间。天王星上的“一年”相当于84个地球年，也就是说，天王星上的每一季有21个地球年那么长。这也是地球人认为天王星的四季很奇怪的另一个原因。

同地球一样，天王星有一个近乎于圆的轨道，因此，天王星运行轨道上的任一点与太阳之间的距离大致相等。不同于火星—与地球和天王星相比，其轨道近于椭圆—天王星与太阳之间的距离并不是季节变化的因素。

相反，与地球一样，行星倾斜造就了天王星的四季变换。

极度倾斜导致极端季节

那么，想想与地球季节的形成相比，天王星的倾斜是怎样影响其季节的。倾斜度就是其中的一个不同。地轴的倾斜是北极和南极在夏天出现极昼，冬天出现极夜现象。由于地轴倾斜度较小，地球两极地区出现的极昼和极夜现象对整个地球的影响也相对较小。

但天王星自转轴的倾斜度很大—98度。因此，处于夏季的天王星一极和大部分的夏半球会持续直面太阳21年。与此同时，天王星的另一半球—冬季球—会持续21年的黑暗。那是一段相当长极夜和极昼。

天王星上的春天和秋天也很怪异。在春分和秋分之时，太阳直射天王星的赤道地区。在那些季节里，天王星一天的长度对其气候有重要影响。天王星的自转周期为17小时14分钟，那也是天王星上的昼夜更替时间。

因此，在天王星处于春秋两季时，该星球上的大部分地区约17个小时就有一天白天和一天黑夜。这和在夏季和冬季时完全不同—那时，有一个半球不是黑夜就是白昼。

天王星上的季节：如图：天王星在其轨道上的四个位置，其自转轴在不同的季节指向太阳或平行于轨道。

如图所示是天王星在其轨道上的四个位置。1986年，旅行者2号经过天王星时，天王星的南极正对着太阳，南极上空的大气并不活跃。2017年，太阳直射天王星的赤道时，导致了17小时的昼夜更替周期。地基和天基观测站观察到天王星大气的更多活动，比如云层特征和大气带。图源：M. 肖沃特和M. 戈登/搜寻地外文明研究所/SSEC. 使用许可。

黑色背景中，光滑、无特点的淡蓝色小球

1986年，旅行者2号拍摄到的蓝蓝的，无其他特征的天王星。旅行者号经过天王星时，正好是在天王星南半球夏季的时候。图源：美国航天局摄影志。

从地球或空间站上能观察到什么

极端的季节性变化导致天王星的云层模式发生急剧变化。通过对天王星几十年的观测，地基和天基观测站已经观察到了这种变化。旅行者2号航空器是唯一一个从地球出发经过天王星的航天器。1986年，旅行者2号飞过天王星时，正值天王星南半球的夏季。因此，旅行者2号拍摄到的是一颗蓝色的、毫无特征的天王星。

在旅行者2号飞过天王星的几年后，天文观测技术更加强大成熟。当天王星绕着太阳在公转轨道上转动时，我们观察到了天王星上的季节变化。

自旅行者2号观察到天王星，天王星开始摆脱了长达几十年的冬/夏季的控制。天王星南半球的秋分发生在2007年，那时太阳正好直射赤道，阳光多年来第一次照射到某些纬度。大气层中的光和热引发了巨大的风暴，其规模与北美风暴相当（但温度为-300华氏度/-184摄氏度），是天王星大气层中的可见亮点。

大概就是在那时，地球和天空望远镜观察到天王星大气中云层变多了。阳光几十年来第一次照射到天王星的部分地区，其环带大小和亮度发生了变化。此外，星球表面出现了黑斑—观测者观察多年的亮斑也变多了。

在未来的几十年里，随着天王星再次进入长冬/长夏之际时，我们又会观察到一些什么呢？

蓝色条纹行星，插图中显示放大的黑点。

这些黑点在天王星北半球秋分时开始出现，黑点所占据的面积很大，几乎达到天王星的2/3。图源：美国航天局/欧洲航天局/L·斯罗莫夫斯基和P·弗赖伊

太空中的天王星，有很薄的光环和几个卫星。天王星上有彩色的条纹和斑点。

这张2004年的天王星照片是用滤光片拍摄的，滤光片用来隔离特殊的光波，以凸显的特征—云层高度和厚度的变化—否则云层是观察不到的。增强图像中天王星周围的其他区域以突显天王星的环带和几颗卫星。图源：美国航天局/埃里克·卡考斯卡。

总之：因为天王星的自转轴的倾斜度很大，导致了极端的季节变化，这也使天王星的大气活动在春夏两季时有所增加。

BY: Deborah Byrd

FY: 北竹

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